Le système respiratoire sain est généralement surdimensionné par rapport à la demande imposée lors d'un exercice physique. Toutefois, les poumons s'adaptent peu à l'entraînement en endurance. Lors d'exercices réalisés à haute intensité, le système respiratoire des athlètes pourrait donc ne plus être surdimensionné face à une demande ventilatoire aussi élevée. Cela pourrait être accentué avec les altérations de la structure des poumons et de la fonction des muscles respiratoires liées à l'âge. Les personnes âgées entraînées en endurance, appelées master athlètes (> 60 ans), pourraient donc être particulièrement vulnérables aux limitations respiratoires pendant l'exercice. Cela nous amène à la question centrale : comment le système respiratoire limite-t-il l'exercice chez le master athlète ? Pour y répondre, une approche multidisciplinaire a été mise en œuvre combinant des mesures physiologiques avec une modélisation mathématique.Nous avons d'abord étudié la limitation de débit expiratoire chez les athlètes jeunes et âgés, hommes et femmes. La limitation de débit expiratoire a été mesurée lors d'un test incrémental sur ergocycle en positionnant la boucle débit volume courant dans la courbe débit volume expiratoire maximale. Nous avons constaté que les master athlètes étaient davantage sujets à la limitation de débit et que cela était associé à la convexité de la courbe débit volume expiratoire maximale. Chez un plus grand groupe de master athlètes hommes, la forme de cette courbe était un déterminant majeur de la sévérité de la limitation de débit expiratoire. Ces résultats mettent en avant l'importance de prendre en compte le débit expiratoire et les caractéristiques des voies aériennes pour mieux comprendre les contraintes ventilatoires du master athlète.L'objectif suivant était donc d'étudier les mécanismes physiques sous-jacents. Pour cela, nous avons analysé l'effet de la densité et de la viscosité du gaz avec l'utilisation d'héliox. Des principes de mécanique des fluides et des simulations de débits expiratoires dans un modèle d'arbre bronchique compliant ont été combinés avec des mesures expérimentales. Nos résultats détaillent le pattern du débit à travers les générations bronchiques avec de l'air et de l'heliox et indiquent où la laminarité et les turbulences apparaissent. L'heliox augmente le débit expiratoire, surtout quand les effets d'inertie sont dominants, et l'effet de l'héliox pourrait être amplifié chez les master athlètes en raison de leurs bronches âgées et donc plus étroites.Les contraintes ventilatoires accroissent également la demande sur les muscles respiratoires. Dans une troisième étape, nous avons étudié l'effet du vieillissement sur l'interaction entre la fatigue musculaire respiratoire et locomotrice. Lors d'une tâche inspiratoire fatigante, la pression artérielle moyenne et les résistances vasculaires périphériques des master athlètes ont augmenté davantage que chez les jeunes athlètes. Durant l'exercice sur ergocycle qui a suivi l'activation musculaire des quadriceps était réduite, entraînant une diminution du temps réalisé par rapport au même exercice effectué sans fatigue inspiratoire préalable. Cette chute de performance était amplifiée chez les master athlètes. Lorsque le même exercice a été effectué à temps égal, mais sans fatigue inspiratoire préalable, moins de fatigue a été observée au niveau des quadriceps, suggérant que la fatigue inspiratoire accélère la fatigue des quadriceps et ce, de manière amplifiée chez les master athlètes. En étudiant les différences liées au sexe entre les athlètes jeunes et master, l'augmentation plus prononcée liée à l'âge de la réponse cardiovasculaire à la fatigue inspiratoire était maintenue.Pour conclure, les principaux résultats de cette thèse mettent en évidence le rôle crucial du système respiratoire dans la limitation de la performance à l'exercice chez les master athlètes.